目前，電力系統(tǒng)向高度信息化、自動化的方向發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益擴大，需要管理龐大的電力設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)等。并且，隨著電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，導致電力系統(tǒng)地域擴大，規(guī)劃選址、經(jīng)濟運行等諸多因素都與地理信息系統(tǒng)有關(guān)，電力GIS的特點在于以地理信息為背景，將圖形和數(shù)據(jù)庫相結(jié)合來描述和管理各種電力設(shè)備的參數(shù)屬性以及電網(wǎng)內(nèi)的運行控制信息。

 

　　GIS技術(shù)從九十年代開始應用于電力行業(yè)，目前，GIS廣泛應用于電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度、營銷、通信等各個環(huán)節(jié)。主要用途是實現(xiàn)電網(wǎng)資源管理、電網(wǎng)的圖形化展示與結(jié)構(gòu)化管理。簡單來說，電網(wǎng)資源管理是指將電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備進行高精度建模仿真，高速瀏覽三維數(shù)據(jù)，并將電力設(shè)備豐富的屬性信息包括基礎(chǔ)地理信息、自然環(huán)境信息、電力設(shè)備設(shè)施信息、電網(wǎng)運行狀態(tài)信息等集成到系統(tǒng)中，為電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備的管理減少外業(yè)作業(yè)量，提高管理效率，實現(xiàn)電力工程的智能化管理。圖形化展示是在GIS系統(tǒng)中將電網(wǎng)設(shè)施、運行信息、空間位置、實時信息、監(jiān)測信息、用電信息等綜合展現(xiàn)。結(jié)構(gòu)化管理則是在GIS系統(tǒng)中根據(jù)電網(wǎng)的空間位置信息構(gòu)建的電網(wǎng)拓撲關(guān)系從不同角度來做電網(wǎng)的運行分析計算，為電網(wǎng)的建設(shè)以及運行管理提供輔助決策。

 

　　與國外主要面對用戶、更強調(diào)終端不同的是，國內(nèi)將GIS在電力中的應用提高到一個新的高度，從電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)強調(diào)大聯(lián)網(wǎng)。目前，國內(nèi)企業(yè)主要在電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)、應急救災、搶險救災等應用GIS。尤其是在應急救災的應用上比較成熟。

 

　　我國發(fā)生的自然災害種類繁多，可靠的電力供應是抗災救災的重要保證。然而在突發(fā)的自然災害中，電網(wǎng)往往首當其沖遭受損毀。而輸、變電力設(shè)備的監(jiān)控、自動化信息展示等功能通常是由不同的系統(tǒng)實現(xiàn)。在實際的電力生產(chǎn)活動中需要有統(tǒng)一的平臺來集中展示和查閱這些信息。特別是在應急指揮過程中，指揮人員希望了解各方面的信息，以便于決策。但這些信息比較分散，且不易組織，這給應急指揮帶來不便。電網(wǎng)應急指揮管理系統(tǒng)作為統(tǒng)一的展示平臺，將監(jiān)控、自動化等信息在平臺上集中展示，這些分散的信息就被有機地組織在一起，方便了應急指揮領(lǐng)導小組對信息的查閱和使用。

 

　　電網(wǎng)應急指揮管理系統(tǒng)從三個部分運行：

 

　　在線監(jiān)測和預警

 

　　很多電力設(shè)備，輸送電設(shè)備如變電站、桿塔或是線路都裝有監(jiān)測設(shè)備，以監(jiān)測電力設(shè)備是否正常工作。系統(tǒng)把這些監(jiān)測設(shè)備在終端集成起來，所監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以反映到三維系統(tǒng)中，在后臺可以看到幾千條電網(wǎng)的運行情況，監(jiān)測電力異常情況或需要預警的情況。

 

　　預先做出應急預案

 

　　事故發(fā)生時，電網(wǎng)的設(shè)備以及各個設(shè)備的運行狀態(tài)、各個儲備公司的物資儲備情況、電力儲備公司離事故點的距離、是否滿足本公司需要及將物資調(diào)度到事故點，電網(wǎng)應急指揮管理系統(tǒng)可以對這些情況做出預案。一旦出現(xiàn)事故，可以及時調(diào)配物資。同時，在作出應急預案時，也可以進行基于GIS的最短路徑分析。

 

　　救災選線

 

　　2010年遼寧某地山區(qū)發(fā)生水災，道路及線路被大水沖斷。給無人機拍攝線路中斷情況造成困難。人們通過電網(wǎng)應急指揮管理系統(tǒng)針對當時情況做出無人機最佳飛行的三維線路，并把數(shù)據(jù)輸導到無人機的控制系統(tǒng)里，無人機根據(jù)做出的三維線路，飛到受災地拍攝線路中斷情況，并反饋到救災小組。

 

　　電力行業(yè)標準缺失

 

　　北京國遙新天地事業(yè)部開發(fā)部經(jīng)理胡天碩告訴筆者，目前，GIS廣泛應用于電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度、營銷和通信等各個環(huán)節(jié)。然而GIS在這些環(huán)節(jié)的發(fā)展程度是不一樣的，例如GIS在線路設(shè)計、送電和巡檢發(fā)展很成熟，解決方案也相對較多，在其他環(huán)節(jié)上的發(fā)展可能相對較慢。因此，在整個電力行業(yè)內(nèi)部還沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準，即沒有標準的電力GIS平臺。

 

　　電力GIS的目標是建成一個空間信息服務共享平臺，為生產(chǎn)、營銷、調(diào)度、規(guī)劃、基建、設(shè)計等業(yè)務部門提供空間數(shù)據(jù)服務。電力GIS的標準化可以分兩個層次理解，一是狹義的標準化，其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換、圖形、軟件等方面的標準，即主要包括空間數(shù)據(jù)標準和信息技術(shù)標準兩個方面。二是廣義的標準化，內(nèi)容更加廣泛，包括算法、行業(yè)標準等方面的內(nèi)容。所謂的標準的電力GIS平臺擁有確定的格式、架構(gòu)和質(zhì)量標準，不論是國內(nèi)外還是二維三維平臺都可以進入到這個標準中。標準電力GIS平臺的建立有利于節(jié)省費用，提高效率，方便應用，而且可以大大提高電力GIS系統(tǒng)的可移值性、可操作性和可伸縮性。

 

　　針對目前存在的問題，國家電網(wǎng)公司于2006年提出了在全系統(tǒng)實施“SG186工程”的規(guī)劃，推進標準電力GIS的平臺建設(shè)。

 

　　電網(wǎng)GIS空間信息服務平臺正在推進

 

　　隨著SG186工程建設(shè)的推進，以及相關(guān)業(yè)務應用對電網(wǎng)空間信息應用的迫切需求，統(tǒng)一的空間信息共享平臺的建設(shè)變得越來越迫切，為滿足各類業(yè)務應用的需求，國家電網(wǎng)公司確定了電網(wǎng)GIS空間信息服務平臺建設(shè)思路和方案，將電網(wǎng)GIS空間信息服務平臺(以下簡稱“電網(wǎng)GIS平臺”)定位為構(gòu)建在“SG186”一體化平臺之內(nèi)的企業(yè)級公共空間信息服務平臺。

 

　　2009年6月，國家電網(wǎng)正式啟動“電網(wǎng)空間信息服務平臺(GIS)建設(shè)研究和實施”項目，并列入了2010年國家電網(wǎng)公司支撐智能電網(wǎng)信息化第一批項目之一。電網(wǎng)GIS平臺是構(gòu)建在“SG186”工程一體化平臺之內(nèi)的，以電網(wǎng)資源的空間結(jié)構(gòu)及位置信息和圖形可視化為核心，以面向服務的架構(gòu)為各類業(yè)務應用，提供電網(wǎng)圖形和分析服務的企業(yè)級電網(wǎng)空間信息服務平臺，進行基礎(chǔ)圖形管理、電網(wǎng)資源模型構(gòu)建、電網(wǎng)專題圖管理等，并提供各類電網(wǎng)圖形及電網(wǎng)分析服務，與業(yè)務應用系統(tǒng)之間以松耦合方式實現(xiàn)相互調(diào)用、互為補充，實現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)。

 

　　目前，電網(wǎng)GIS空間信息服務平臺已完成研發(fā)和試點實施階段，預計到2012年12月，進入維護和高級應用階段。平臺建成后，可以將全區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息納入電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一管理，形成基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)平臺，隨時調(diào)用、管理;可以在全區(qū)形成統(tǒng)一的電網(wǎng)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，對外提供統(tǒng)一的空間信息服務;可以依托電網(wǎng)空間信息服務平臺，按需構(gòu)建各項專業(yè)GIS應用系統(tǒng)。到目前為止，電網(wǎng)GIS空間信息服務平臺在華北、北京、天津、上海、浙江、福建進行改造試點，同時，新確立了山西、湖南、河南、遼寧、寧夏五家試點單位，并將逐一上線。

 

　　GIS在智能電網(wǎng)上優(yōu)勢明顯

 

　　作為GIS在電力行業(yè)中的重要應用，國家電網(wǎng)SG186工程的重要組成部分，智能電網(wǎng)的建設(shè)一直是國家和電力企業(yè)非常關(guān)注的問題。智能電網(wǎng)的特點是“自愈、安全、經(jīng)濟、清潔，能夠提供適應未來社會經(jīng)濟發(fā)展需要的優(yōu)質(zhì)電力與服務”。其中，電網(wǎng)的自愈要求能夠?qū)崟r掌控電網(wǎng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患;在盡量少的人工干預下，快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生，提升電網(wǎng)運行的可靠性。Esri中國(北京)有限公司電力事業(yè)部總監(jiān)曾林向筆者介紹，GIS系統(tǒng)在這一點的實現(xiàn)上有絕對的技術(shù)優(yōu)勢：GIS系統(tǒng)所管理的電網(wǎng)圖形本身就具有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息和電網(wǎng)拓撲信息，并且GIS系統(tǒng)能夠提供強大的分析功能，結(jié)合運行監(jiān)控系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，可以快速準確的掌握電網(wǎng)運行狀態(tài)，及時準確的發(fā)現(xiàn)故障位置，根據(jù)調(diào)度規(guī)則，可以快速生成電力調(diào)度方案，并可以在盡量少的人工干預下，實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)架重構(gòu)，自動修復電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

 

　　GIS技術(shù)應用于智能電網(wǎng)有著先天的技術(shù)優(yōu)勢，GIS所提供的圖形化顯示、圖形化操作可以直觀的將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)在操作人員眼前，同時操作人員可以直接通過對圖形的操作實現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。GIS系統(tǒng)所管理的電網(wǎng)數(shù)據(jù)具有幾何級的拓撲關(guān)系和電力業(yè)務層的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系，可以為電網(wǎng)分析功能和其他高級功能提供最為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持。

 

　　我國的智能電網(wǎng)研究內(nèi)容包括綜合示范工程、網(wǎng)廠協(xié)調(diào)、大規(guī)模風功率預測及運行控制、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、分布式光伏發(fā)電接入、智能變電站、配電自動化、智能小區(qū)、用電信息采集系統(tǒng)、電力光纖到戶、電動汽車充換電設(shè)施、智能電網(wǎng)調(diào)度等各個領(lǐng)域。

 

　　我國在智能電網(wǎng)地研究方面，處于世界領(lǐng)先地位，但從智能電網(wǎng)的應用建設(shè)上來說還處于起步階段。智能電網(wǎng)的發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，也面臨著很多的挑戰(zhàn)，將這些挑戰(zhàn)和問題理順，并逐步解決，也是我國智能電網(wǎng)發(fā)展必經(jīng)的過程。

 

　　此外，北京恒華科技的楊洪波指出，GIS技術(shù)在新能源規(guī)劃和運行的動態(tài)拓撲模型和空間分析中將是關(guān)鍵，目前主流的幾個GIS平臺都存在著一些缺陷，而“十二·五”的新能源建設(shè)將為國產(chǎn)GIS平臺和應用開發(fā)廠商提供廣闊的前景和機會。

 

　　三維GIS成發(fā)展趨勢

 

　　隨著GIS應用的深入，人們越來越多地要求通過真三維空間來處理問題。在應用要求較為強烈的部門如采礦、地質(zhì)、石油等領(lǐng)域已率先發(fā)展專用的具有部分功能的三維GIS。由于二維GIS數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論和技術(shù)的成熟，圖形學理論、數(shù)據(jù)庫理論技術(shù)及其它相關(guān)計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，加上應用需求的強烈推動，三維GIS的大力研究和加速發(fā)展現(xiàn)已成為可能。

 

　　電力三維應用主要是建立逼真的地理模型、建立重要建筑物模型、建立桿塔三維模型庫、建立完整的電網(wǎng)模型并加強空間分析功能。三維技術(shù)目前在電網(wǎng)規(guī)劃、輸電網(wǎng)在線檢測、應急指揮等產(chǎn)品中已經(jīng)成熟應用。我們相信未來，GIS將發(fā)揮自身優(yōu)勢，集成電力的各個系統(tǒng)、各個環(huán)節(jié)，推動三維GIS的發(fā)展。(劉茜茜)